컴퓨터네트워크
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컴퓨터 통신망
단말기와 단말기 사이를 전송매체가 연결하여 데이터를 주고받는 행위
컴퓨터 통신망의 역사
- 1958 - SAGE: 최초의 컴퓨터 통신 시스템, 대공방어장치
- 1961 - TSS: 최초의 시분할 통신시스템, Time Sharing System
- 1968 - ARPA: 최초의 패킷 교환방식
- 1968 - ALOHA: 하와이 대학 최초의 무선 패킷 교환 통신망
- 1974 - SNA: 체계화된 컴퓨터 통신망, System Network Architecture
컴퓨터 통신망의 목적
- 자원의 공유와 신뢰도 향상
- 처리 기능의 부산과 프로세스 간 통신제공
- 시스템 간 호환성 확대
- 최소의 비용으로 최대의 성능 제공
통신망의 목적 자원의 공유와 신뢰도 향상 및 처리기능의 분산과 프로세스 간의 통신 제공
컴퓨터 통신망의 서비스
- 데이터
- 음성
- 이미지
- 영상
- 멀티미디어
데이터 통신 시스템
- 데이터 처리계: 컴퓨터
- 데이터 전송계: 단말, 데이터 전송장치, 통신제어장치 등
데이터 단말장치
- DTE: Data Terminal Equipment
- 전송할 데이터를 부호로 변환하거나 처리하는 장치
- 컴퓨터, 프린터, 터미널
데이터 단말장치 기능
- 입출력 기능
- 데이터 수집과 저장
- 데이터 처리
- 통신, 통신제어
데이터 회선종단장치
- DCE: Data Circuit terminating Equipment
- 신호변환장치
- DTE에서 처리된 신호를 변환하거나 통신회선상에 놓여 있는 신호를 변환하는 장치
- 모뎀, 랜 어댑터, DSU 등이 해당
데이터 회선종단장 치 기능
- 신호변환
- 전송신호의 동기제어
- 송수신 확인 기능
- 전송오류검출 및 정정 기능
통신 소프트웨어
- 컴퓨터 상호 간에 접속하여 정보를 교환할 수 있게 하는 소프트웨어
응용 소프트웨어
- 특정 분야에 대해 망의 접근을 가능케 하는 소프트웨어
- 메세지 핸들링 시스템
상호접속 소프트웨어
- 망내의 각 지점을 서로 연계하여 작동하도록 기능하는 소프트웨어
- 프로토콜
- X.25, TCP/IP
컴퓨터 통신망 프로토콜
- 특정 단말기 사이의 상호통신을 위한 규약
프로토콜 3요소
- 문법: syntax
- 타이밍
- 의미: semantic
프로토콜 주요 기능
- 흐름제어
- 오류제어
- 순서화 전달
- 주소지정
- 다중화
- 전송
- 분할과 병합
- 캡슐화
- 연결
계층
물리 계층
- 회선구성, 데이터 전송방식, 접속형태, 물리적인 링크 설정 유지 해제 의 기능
- V.24, V.28(RS-232C)
- X.21, X.21bis
- I.430, I.431 ISDN
데이터링크 계층
- 노드 대 노드 전달, 주소 지정, 전송되는 데이터 동기 확인, 흐름제어, 오류 제어
- HDLC
- LAN의 LCC, MAC
- LAPB
네트워크 계층
- 발신지 대 목적지 전달, 논리주소 지정, 주소 변환, 논리적 링크 구성, 라우팅, 다중화
- IP
- ICMP, ARP, RARP
전송 계층
- 데이터 전송 종단 간의 신뢰성 제어, 포트 주소 지정, 분할과 병합, 연결제어
- TCP, UDP
세션 계층
- 송수신 프로세스 간의 연결 확립, 연결 해제, 송신권 제어, 동기점 표시
표현 계층
- 통신을 위한 데이터 포맷 형태의 변환기능, 데이터 암호화, 데이터 압축, 네트워크 안전성 보장
응용계층
- 사용자가 직접 접하는 부분
전송 코드
보도 코드
- Baudot code
- 이진수로 만들어진 코드화된 최초의 문자표
- 국제 전신인쇄기에서 사용
ASCII 코드
- American Standard Code for Information Interchange
- 미국 표준기구에 정한 표준 부호
- 7개의 정보 비트와 1개의 패리티 비트로 구성
- 7개의 정보비트로 128개 조합 가능
- 숫자와 영 문자 모두 사용
- 짝, 홀 패리티에 의해 오류 발생 여부를 알 수 있음
EBCDIC 코드
- 확장 이진화 10진 코드
- Extended Binary Coded decimal Interchange Code
- BCD 코드를 확장
- 256개의 비트패턴이나 문자로 표현
전송방식
단방향
- Simplex
- 라디오, TV, 전광판
반이중
- Half-duplex
- 양방향 전송이 가능하지만 동시에는 불가능
- 무전기, 팩스
전이중
- Full-duplex
- 양방향 전송가능, 두 개의 전송 채널이 필요
- 전송 효율이 높으나 비용이 많이 듦
- 전화
직렬 전송
- serial transmission
- 전송하고자 하는 각 데이터 비트를 직렬화한 뒤 하나의 통신회선을 이용해 한 비트씩 순차적으로 전송하는 방식
- 원거리 전송에 적합
- 저속 통신 방식이 사용
병렬 전송
- perallel transmission
- 전송하고자 하는 데이터를 비트별로 통신회선을 따로 두고 동시에 복수 비트를 한꺼번에 전송
- 근거리 데이터 전송에 이용
- 고속 전송에 적합
베이스밴드 전송
- 디지털 데이터를 그대로 보내거나 전송부호로 변환시켜 전송하는 방식
- RZ, NRZ, AMI, Manchester, CMI 등이 전송부호로 사용
- 주로 LAN에 사용
- 가까운 거리
브로드밴드 전송
- 하나의 전송매체에 여러 채널의 데이터를 실어서 동시에 전송하는 방식
- 데이터 신호보다 높은 반송파에 실어서 변조를 거친 후 전송하기 때문에 원거리 전송에 유리
- 하나의 전송매체로 멀티미디어 서비스 제공 가능
- 주파수 분할 다중화에 적합
- 홈 네트워크와 케이블 TV
전송모드
동기식 전송
- 전송된 데이터를 정확히 수신하기 위해 송수신 측 간의 타임이을 일치시켜 전송하는 방식
- 데이터를 한 묶음의 문자열로 전송할 수 있음
- 비트마다 동기를 취해 긴 데이터를 송신할 수 있다.
- 전송효율과 전송속도가 높음
비동기식 전송
- 전송하고자 하는 문자 앞 뒤에 시작 비트와 정지 비트를 첨부하여 전송하는 방식
- 동기는 바이트 단위로 이뤄지며 저속용 데이터 전송에 사용
전송효율
코드효율
- 코드효율 = 실제정보 비트 수 / 전체 정보 비트 수
전송효율
- 전송효율 = 정보 비트 수 / 전체 비트 수
전체효율
- 전체효율 = 코드효율 X 전송효율
- 실제 전송되는 전체 비트 중에서 실제 데이터가 차지하는 비율
위상변조 잡음에 강하고, 레벨 변화의 영향을 적게 받으며, 일정한 크기의 대역폭을 필요로 한다. 간 단한 회로 구성
동기화 송신 측과 수신 측 사이에 정보를 보내는 시점을 합의하는 절차
PCM 신호를 양자화, 표본화, 부호화하여 펄스 변조하는 불연속 펄스 변조 펄스코드변조
전송매체
꼬임선 케이블
- 두 가닥의 절연된 구리선이 균일하게 서로 감겨 있는 형태
UTP
- Unshielded Twisted Pair, 비 차폐 이중 꼬임선
- 가격 저렴, 설치가 쉽고 유연하다
- 랜선
- 최대 100m
- RJ-45 커넥터
STP
- Shielded Twisted Pair, 차폐 이중 꼬임선
- UTP에 비해 비쌈
- 외부전류로부터 보호를 위해 금속박막을 접지하는 특별한 커넥터를 사용해 설치가 복잡
- 백본의 최대 사용길이는 100m로 제한
동축 케이블
- 내부 단일 전선과 외부 도체로 구성
- 이중 나선보다 처리율이 좋다
- 베이스밴드와 브로드밴드 전 송 방법을 사용할 수 있다.
- 수백 Mbps의 고속전송이 가능
- 바다나 땅에 묻어도 성능에 큰 지장이 없음
- 전력 손실이 적고 높은 주파수에서 빠른 데이터 전송 가능
- 차폐성이 좋아 간섭이 적음
- 1km 마다 리피터를 필요로 한다.
종류
- RG-8, 9, 11: 굵은 이더넷
- RG-58: 얇은 이더넷
- RG-75: TV
얇은 동축 케이블
- Thin 이더넷 또는 10BASE-2
- 반드시 같은 케이블로만 연결해야한다.
- 최대 사용 길이는 185m
굵은 동축 케이블
- Thick 이더넷 또는 10BASE-5
- 네트워크 백본으로 사용
- 최대 사용길이는 500m
- 설치와 취급이 어렵다.
광섬유
- 유리 세관이나 다른 투명한 재료를 섬유로 하여 그 내부에 적당한 굴절률을 분포시켜 부호화된 신호의 빛이 전송될 수 있도록 한 전송매체
- 넓은 대역폭
- 케이블 다발이 아주 작고 무게가 가벼움
- 감쇠도가 현저히 낮다, 간섭에 강하다.
- 오류 발생이 적으나 탭을 이용해 분기선을 내기가 힘들다.
- 넓 은 리피터 설치 간격
- multi mode, single mode
- 광송신기는 전기신호를 광신호로, 광수신기는 반대로
- 설치시에 기술력이 필요
단일 모드
- 단계 지수 광섬유를 사용
- 광선을 수평에 가까운 작은 영역의 각도로만 제한
- 광원을 고도로 집중
다중 모드
- 광원으로 나온 여러 개의 광선이 중심부에서 서로 다른 경로를 가지고 이동
무선통신매체
지상 마이크로파
- Terrestrial microwave
- 접시형 파라볼라 안테나
- 안테나의 직경은 10ft 내외로 안테나를 고정하고 수신 안테나 방향으로 가느다란 빔을 발사
- 장애물이 없는 고지대에 위치
위상 마이크로파
- 통신위성은 마이크로파 중계국으로 2개 또는 그 이상의 지상 송신국을 서로 연결
- 어떤 주파수 대역을 수신해 이를 증폭해서 아날로그 전송을 하거나, 재생 해 디지털 전송으로 다른 주파수로 송신
- 사용 빈도수가 높은 국제간의 통신용으로서 가장 좋은 매체
- 위성전송의 주파수 범위는 1~10GHz
라디오파
- 다방향성
- AM, FM, 초단파(VHF), 극초단파(UHF)
- 감쇠 정도가 낮고 대역 확산의 경우 여러 주파수를 동시에 사용 가능
- 특정 주파수를 사용하고 있는 네트워크와 인접하지 않은 곳에서 주파수 대역을 재사용 가능
- 30MHz ~ 10GHz
- 대기 반사에 기인한 상호 간의 간섭을 일으키지 않음
- 주요한 손상 요인은 다중경로 간섭이다.
통신선로
점대점 선로
- point to point
- 연결 개수가 많아질수록 성능이 좋지만, 전송 매체의 길이가 증가해 비용이 많이 든다.
- 네트워크 트래픽이 많은 구간에는 전송매체의 수를 늘리고 않은 구간은 줄이는 게 해결책
멀티드롭 선로
- 브로드캐스팅 방식
- 전송매체 하나에 여러 단말기를 공유하여 연결
- 분기장치를 설치하고 3개소 이상의 지점을 연결하는 방식
- 사용률이 낮은 여러 단말기 들을 하나의 회선에 여러 개 접속해서 회선사용효율을 높이는 것이 가능해진다.
- 버스 방식
네트워크 형태
스타형
- 중앙의 제어 스테이션으로부터 모든 장치는 점대점 방식 연결
- 고장 발견이 쉽다
버스형
- 버스에 모든 노드가 연결
- 버스의 끝에는 terminator를 둔다.
- 노드의 고장이 망 다른부분에 전혀 영향을 미치지 않는다.
- 보통 CSMA/CD 방식 사용
링형
- 단방향 점대점 형태
- 분산 제어와 checking, recovery가 간으하나 노드의 변경이나 추가가 비교적 어렵다.
- 노드의 고장에 대처하기 어렵다.
- 광섬유에 잘 맞음
허브/트리형
- 허브에 연결된 스타형
메시형
- 단말기들이 모두 연결된 형태
데이터 교환
회선교환
축적교환
- 데이터를 송신 측의 교환기에 임시 저장시켰다가 수신 측 터미널에 전송하는 방식
메세지 교환 방식
- 각 메세지마다 전송경로를 결정하고 수신측 주소를 붙여 전송
- 전송 메세지는 추후 검색이 가능
- 응답시간이 느려 대화형 데이터 전송에는 부적합
패킷 교환 방식
- 메세지를 일정한 길이의 패킷으로 분할하여 전송하는 방식
- 네트워크 계층
- 회선 이용률이 매우 높다
- 송신 측으로 분할되어 전송된 데이터를 수신 측에서 재결합
- 응답시간이 빨라 대화형 데이터 전송에 적합
교환 방식
회선 교환 방식
- 데이터를 전송할 때마다 통신경로를 설정하여 데이터를 교환하는 방식
- 회선의 설정, 데이터의 이도으, 회선의 단절
- 매번 통신경로를 설정
- 통신경로 접속시간이 1초 이내
- 길이가 길고 통신 밀도가 높은 데이터 통신에 유리
- 접속된 동안엔 두 시스템 간의 통신회선이 독점
메세지 교환 방식
- 축적 교환 방식으로 데이터의 논리적 단위인 메세지를 교환
- 교환기가 메세지를 받았다가 보내주는 방식
- 회선 효율이 증대
- 비동기 전송이 가능
- 연결 설정이 불필요
- 다중 전달이 쉽다
- 실시간이나 빠른 응답시간에는 부적합
- 지연이 상적으로 길다
- 음성 신호 전송에는 불가능
패킷 교환 방식
- 수신 측 주소에 따라 적당한 통신경로를 선택해 전송하는 교환 방식
- 전송하고자 하는 정보를 일정한 크기의 데이터로 분할하여 송수신 주소인 헤더를 각각 부가한 패킷 단위로 전송
- 데이터그램과 가상회선 방식
- 경로 설정, 트래픽 제어, 오류 제어
- 오류 발생시 해당 패킷만 복구하면 됨
- 회선 다중화로 효율 증대
- 교환기에 축적 전송 가능
- 부가서비스 제공
- 패킷이 파일화 되진 않는다.
다중화기
- 하나의 전송로에 여러 개의 데이터 신호를 혼합시켜 전송하는 방법
- 다수의 저속회선 사용자를 하나의 고속전용선에 접속시켜 통신망을 이용가능하게 한다.
- 시분할 다중화, 주파수분할 다중화 방식이 있다.
집중화기
- 수신 단말기로의 데이터 전송을 위해 여러 단말기로부터 데이터를 고속전용선에서 조합하거나 형태를 변경시킬 수 있는 장치
- N개의 선을 M개의 선으로 출력
- 실제 전송할 데이터가 있는 단말에만 회선을 동적 할당
단말기
- 터미널
- 컴퓨터나 컴퓨팅 시스템에 데이터를 입력하거나 표시하는데 쓰이는 하드웨어적인 기기
종류
- 텍스트 터미널: 테긋트 입력 및 표시를 위한 직렬 컴퓨터 인터페이스
- 단순 단말기: 덤 터미널, 기계식 타자기가 하는 것처럼 똑같은 제한된 기능
- 그래픽 단말기: 씬 클라이언트, RDP, X11과 같은 프로토콜 사용
베이스밴드 신호
- 단말에서 출력되는 디지털 정보를 부호화하여 변조과정을 거치지 않고 전송하는 방식
- 고주파 영역이 차단될 수 있어 베이스밴드 신호를 전송로에 적합하게만 변환한다.
- 단극, 복류, 단류 RZ, 복류 RZ, NRZ, 바이폴라, 맨체스터, 차분적 맨체스터, CMI 등의 전송방식
변복조기
- 모뎀
단말장치 주요기능
- 입출력 기능
- 전송제어 기능
- 기억 기능: 일시적 데이터 저장
신호변환장치의 주요기능
- 신호 변환 기능
- 전송신호의 동기 제어기능
- 송수신 확인 기능
- 전송오류의 검출 및 정정 기능
변복조
- 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하거나 그 반대
디지털 데이터 네트워크 인터페이스
- DCE와 DTE 사이의 경계조건의 규정
- X.20, X.21, X.25, X.28, X.29
음향 결합기
- 공중전화교환망 (PSTN)
- 수화기를 모뎀 위에 얹어 놓으면 송화기에서 들리는 소리를 매개로 데이터를 주고 받게되는 원리
- 주파수 편이변조 방식을 사용(FSK)
- 저속 데이터 전송(600bps, 1200bps)
전처리장치
- 전방처리기, FEP, Front-End Processor
- 호스트 컴퓨터와 단말기 사이에 설치되어 입출력 작업을 전담하도록 개발된 특수용도의 컴퓨터
- 데이터 교환 기능, 프로토콜 변환기능, 통신 회선 및 터미널의 제어, 전송 메세지 검사 기능 등
폴링/셀렉팅 방식
- polling / selecting
- 폴링과 선택에서 송수신을 권유하는 것
- 하나의 통신회선상에 3개 이상의 단말이 있는 분기회선에 있어 단말기 상호간 데이터링크를 확립하는 방식
라운드 로빈 방식
- 시분할 시스템
다중화 정적인 채널의 공유 방안, 채널에서 주파수 대역이나 타임슬롯을 사전에 할당, 입출력의 비트율(용량)이 일치한다.
통신제어
임의접근제어
- discretionary access control
- 시스템상의 객체에 대한 접근을 개인 또는 그룹의 식별자를 기반으로 한다.
부 네트워크
- 대규모 네트워크를 구성하는 데 있어 개별적인 소규모 네트워크를 의미
통신제어 구조
- 회선접속부, 전송제어부, 연산부
원격처리장치
- RP, Remote Processor
- 단말기와 접속해 복수단말회선의 집선 역할과 동시에 단말기 제어, 정보량의 제어 등의 기능을 수행한 후 한 가닥의 고속통신회선에 의해 주 컴퓨터로 송신
전처리장치
- 통신회선 및 단말기 제어의 지능, 다중화기능, 데이터의 형식변환 및 메세지 통신제어
- 마이크로 프로세서 내장
후처리장치
- 주 컴퓨터 후단에 설치되어 주 컴퓨터가 수신한 데이터 중 별도로 처리할 필요가 있을 때 사용하는 장치
통신 기능
- 통신망 운영 및 관리
- 전송상 오류검출과 정정
- 통신회선의 효율적인 활용
- 통신회선의 접속과 데이터링크 확립
- 링크의 개방, 상태 감시
- 통신회선 차단
- 최적의 경로선택 및 제어
- 보안
통신 기능의 종류
- 온라인 처리 방식
- 오프라인 처리 방식
- 실시간 처리 방식
- 일괄 처리 방식: Batch Processing
네트워크 아키텍쳐
- 컴퓨터와 단말기 또는 망의 기능이 서로 알맞게 나눠 최적의 상태로 통신망이 구축되게하는 기본 구조나 기술
OSI 7 레이어
- 네트워크 의존계층: 물 데 네
- 전송계층: 전
- 응용지향계층: 세 표 응
- 상위 계층에서 하위계층으로 데이터가 전달되면서 헤더정보가 추가 전달
- 하위 계층에서 상위계층으로 데이터가 전달되면서 헤더정보가 삭제
- 헤더가 삭제되는 과정을 decapsulation
이진동기통신
- BSC, Binary Synchronous Communication
- 1964년 IBM에서 개발되어 사용되고 있는 데이터링크 프로토콜
- 점대점 방식과 다중점 구성에 쓰인다.
- 정지-대기 ARQ, 흐름제어, 오류 정정 등을 사용하는 반이중 전송방식 지원
이진동기통신 프레임
- 프레임은 2개 이상의 동기 문자로 시작
- SYN SYN STX data ETX BCC(블록검사 계산 LRC CRC)
- 다중 블록 프레임의 경우 STX data ITX BCC STX data ETX BCC
HDLC
- 고급 데이털이크 제어, High level DataLink Control
- 비트중심 프로토콜
- 불균형 구성: 하나의 장치가 주국이며 기타 다른 모든 장치는 종국
- 대칭 구성
- 균형 구성
통신모드
- 정규응답모드: NRM, 종국은 전송 전 반드시 주국의 허가가 필요